随着风力发电技术的逐步成熟,我国风电发展呈现区域化、集群化特点。由于双馈感应风力发电机(DFIG)定子直连电网、变换器对转子过电流的控制能力较弱,使得电网故障时变换器对DFIG的控制失效而引起风机脱网事故。因此,本文针对DFIG的控制系统、暂态机理分析和故障穿越(FRT)技术展开以下研究:鉴于现有整定方法所得PI参数无法获得良好的动态响应,提出应用免疫遗传算法(IGA)优化DFIG控制系统PI控制器参数。将DFIG的控制目标作为PI参数的优化目标,以极点配置法的整定值作为初值提高优化效率。由于DFIG具有控制回路间相对独立、回路内紧密联系、PI参数值变化范围大等特点,对编码、交叉和变异算子、免疫算子进行自适应改进,形成改进免疫遗传算法(IIGA)。在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型,分别对极点配置法和IIGA优化后的PI参数进行仿真实验,结果表明采用IIGA所得PI参数具有更好的动态性能。针对DFIG暂态过程分析困难这一问题,利用两相静止坐标系下的数学模型,推导了当电网发生对称和不对称跌落故障时,电压跌落和恢复过程定、转子磁链正、负序分量表达式,并对比其异同点。由于定、转子磁链各分量频率不同,引入空间矢量图法,分析磁链各频率分量的空间位置关系及其变化规律。在此基础上,利用空间矢量合成和三维图解的方法,分析和求解故障全过程转子磁链变化规律和电流极值出现条件,以及Crowbar电阻值大小对磁链、电流幅值的影响。据此,提出带并联电阻Crowbar电路的阻值选取及投切控制策略方案。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了DFIG电磁暂态模型,仿真结果验证了理论分析和改进方案的合理性。由于电压骤升引起的风机大规模脱网事故频发,归纳和总结近几年国内几起典型风机脱网事故及原因分析和国外已有高电压穿越(HVRT)技术标准。利用电压跌落时的数学方法推导出电网电压骤升过程磁链、电流的表达式,发现两者具有相同的暂态变化规律,但是在各自标准限度内电压骤升时产生的磁链暂态直流分量幅值相对较小,在相同控制策略下更易实现FRT,因此提出了RSC和GSC协调配合的控制策略以兼顾DFIG故障期间的控制性能和穿越能力。